СибГИУ (участник НОЦ «Кузбасс – Донбасс») создаёт отечественную проволоку для износостойкой наплавки

Исследователи Сибирского государственного индустриального университета разработали состав порошковой проволоки для дуговой наплавки, способный заменить импортные аналоги. Такие материалы применяют при восстановлении и ремонте оборудования горно-металлургических предприятий – от их качества напрямую зависит, как долго и надёжно будет работать техника.

Работа ведётся в рамках государственного задания по созданию молодёжной лаборатории. Состав уже разработан, сейчас учёные исследуют полученный материал: изучают структуру с помощью микроскопии, проверяют механические характеристики и сравнивают результаты с показателями импортного аналога.

Ориентир – Castolin Eutectic Endotec DO*15, признанный мировой стандарт износостойких наплавок. С него снимают «эталонный профиль»: совокупность химических, структурных и механических характеристик. Это нужно не для простого копирования состава, а чтобы понять физико-химические механизмы упрочнения – и на этой основе целенаправленно проектировать свой материал.

Что показали эксперименты

Первый блок – наплавленный слой из отечественной проволоки системы Fe–Cr–Mo–W. Методами оптической металлографии (увеличения от ×100 до ×1000) и сканирующей электронной микроскопии с энергодисперсионным микроанализом (СЭМ/ЭДС, прибор KYKY-EM6900) установили: структура сопоставима с эталоном – игольчатый мартенсит и дисперсные карбидные фазы. Карбидообразующие элементы (Cr, W, Mo) сегрегируют в междендритных областях, что и обеспечивает высокую твёрдость – до 6,74 ГПа, на уровне импортного образца. Вольфрам и молибден работают как «арматура» упрочнения.

Второй блок – сплав Fe–Cr–Mn–Ni–Co из специально разработанной проволоки: стальная лента 12Х18Н9Т (70 мас. %) и шихта из порошков кобальта, хрома, марганца и никеля (30 мас. %). Микроскопия выявила химическую ликвацию: тугоплавкие Fe, Cr и Co концентрируются в осях дендритов, а легкоплавкие Mn и Ni – в междендритных зонах. Обнаружены и крупные неметаллические включения сложного оксидного состава – преимущественно силикаты марганца и оксиды алюминия. Механические испытания на установке SUBRAMAX PM BC-50-A-1-02-II показали: при трёхточечном изгибе предел прочности достиг 943 МПа при относительном удлинении 36,8% – разрушение вязкопластичное, что для наплавки важно.

Что дальше

В декабре исследовательский этап по государственному заданию завершается. Но работа не заканчивается: следующая задача учёных – снизить себестоимость отечественной проволоки.